Latvijas Lauksaimniecības universitāte Informācijas Tehnoloģiju fakultāte

Latvia University of Agriculture Faculty of Information Technologies

Mg.sc.comp. Arnis Cīrulis

VIRTUĀLĀS REALITĀTES IZMANTOŠANA TEHNOLOĢISKO PROCESU VADĪBAS APMĀCĪBAS PILNVEIDOŠANĀ

USE OF VIRTUAL REALITY TO IMPROVE TRAINING OF TECHNOLOGICAL PROCESS CONTROL

Promocijas darba KOPSAVILKUMS

doktora grāda ieguvei Informācijas tehnoloģiju nozarē

(Dr.sc.ing.)

SUMMARY of the thesis for the acquisition of a doctoral degree in the field of information technologies (Dr.sc.ing.)

Promocijas darba izstrāde un noformēšana līdzfinansēta no Eiropas Savienības Sociālā fonda

The production and execution of the doctoral thesis has been co-financed by the European Social Fund

Arnis Cīrulis Paraksta vieta________________________

JELGAVA 2012

2

INFORMĀCIJA

Darba izpildes vieta - Latvijas Lauksaimniecības universitāte, Informācijas Tehnoloģiju fakultāte, Datoru sistēmu katedra.

Eksperimentālā darba izpildes vieta - Vidzemes Augstskolas Sociotehnisku

Sistēmu Inženierijas institūts, Virtuālās un papildinātās realitātes laboratorija. Promocijas darba zinātniskais vadītājs - Vidzemes Augstskolas profesors

Dr.sc.ing. Egīls Ginters Promocijas darba zinātniskā aprobācija noslēguma posmā.

1. Prezentēts doktoranta atklātajā seminārā 2010. gada 7. maijā. 2. Apspriests un aprobēts Norvēģu finanšu instrumenta projekta „Vidzemes

Tālākizglītības tehnoloģiju centra izveide” sadarbības partneru vizīšu laikā: pārstāvjiem no Rud arodvidusskolas (Norvēģija) 2010. gada 28. septembrī, pārstāvjiem no Agderas Universitātes (Norvēģija) 2010. gada 14. decembrī.

3. Aprobēts konferences "The Virtual And Augmented Reality (VR/AR) In Education - VARE 2011" praktiskās demonstrācijas stendos 2011. gada 18. martā.

4. Atzīts par pilnībā sagatavotu un pieņemts LLU Informācijas Tehnoloģiju Promocijas padomē 2012. gada 29. februārī. Darbs akceptēts LLU Informāciju Tehnoloģijas fakultātes Datoru sistēmu

katedras paplašinātā akadēmiskā sēdē 2011.gada 8.jūnijā. Protokols Nr.2. Promocijas darbs izstrādāts ar Eiropas Sociālā fonda atbalstu, 2009/0180/

1DP/1.1.2.1.2/09/IPIA/VIAA/017, Līguma Nr. 04.4-08/EF2.PD.37. Oficiālie recenzenti.

1. Rīgas Tehniskās Universitātes, Datorzinātnes un Informācijas Tehnoloģijas fakultātes, Lietišķo Datorsistēmu institūta profesors, Dr.habil.sc.ing. Jānis Grundspeņķis.

2. Rīgas Tehniskās Universitātes, Datorzinātnes un Informācijas Tehnoloģijas fakultātes, Datorvadības, Automātikas un Datortehnikas institūta profesors, Dr.habil.sc.ing. Zigurds Markovičs.

3. Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation (IFF) komercnodaļas vadītājs, Dr.rer.nat. Eberhard Bluemel.

Promocijas darba aizstāvēšana notiks LLU Informācijas tehnoloģiju nozares

Promocijas padomes atklātajā sēdē 2012. gada 22. maijā Jelgavā, Lielā ielā 2, Informācijas Tehnoloģiju fakultātes 218. auditorijā plkst. 16.00.

3

Ar promocijas darbu var iepazīties LLU Fundamentālajā bibliotēkā, Lielā ielā 2, Jelgavā un http://llufb.llu.lv/llu-theses.htm

Atsauksmes sūtīt Promocijas padomes sekretārei - Lielā ielā 2, Jelgava,

LV-3001, 295. kab.; tālrunis: 63005621; e-pasts: tatjana.tabunova@llu.lv. Atsauksmes vēlams sūtīt skenētā veidā ar parakstu.

Padomes sekretāre - LLU lektore Mg.paed. Tatjana Tabunova

4

SATURA RĀDĪTĀJS

INFORMĀCIJA ....................................................................................................... 2 Informācija par publikācijām ................................................................................... 5 Dalība starptautiskajās zinātniskajās konferencēs .................................................... 6 Informācija par akadēmisko darbību ........................................................................ 7 IEVADS ................................................................................................................... 7 1. MŪSDIENĪGU IKT LĪDZEKĻU IZMANTOŠANA JAUNU E-APMĀCĪBAS TEHNOLOĢIJU IZSTRĀDĒ ...................................... 12

1.1. E-apmācības sistēmu loģiskā un fiziskā struktūra ..................................... 12 1.2. VR/AR fiziskās struktūras konstruēšanas izvērtējums .............................. 13 1.3. Prasības pēc scenāriju realizācijas daudzveidības ..................................... 14

2. VIRTUĀLĀS UN PAPILDINĀTĀS REALITĀTES TEHNOLOĢIJAS UN APRĪKOJUMS ................................................................. 16 3. VR/AR IERĪČU KOMPLEKTU NOTEIKŠANA ............................................. 17

3.1. Ierīču komplektu skaits un VR/AR sistēmās izmantojamās ierīces ........... 17 3.2. Ierīču izvēles kritēriji un to klasifikācija ................................................... 20 3.3. Cēloņsakarību analīzes vides izstrāde un darbība ...................................... 28

4. APMĀCĀMĀ INDIVIDUALITĀTES RESPEKTĒŠANA ............................... 33 4.1. Scenāriju virtualizācijas īpatnības un ierīču kopu izmantošana ................. 33 4.2. Uztveres, rakstura, socionikas tipi un TemPerMod imitāciju modeļa izmantošana ..................................................... 34 4.3. Individualitātes respektēšanas realizācija VR/AR sistēmās ....................... 36

5. FIZISKĀS STRUKTŪRAS KONSTRUĒŠANAS PRAKTISKĀS REALIZĀCIJAS APSVĒRUMI UN RISINĀJUMI .............................................. 48 SECINĀJUMI ........................................................................................................ 48

Darba teorētiskie rezultāti ................................................................................. 48 Darba praktiskie rezultāti .................................................................................. 50 Turpmākajos pētījumos risināmās problēmas ................................................... 51

LITERATŪRAS SARAKSTS ............................................................................. 106

5

Informācija par publikācijām

1. Cirulis A., Ginters E. Training Scenario Operations Realization In Virtual Reality. //In Proceedings of the 13th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling and Simulation (ACMOS 11), Lanzarote, Spain, May 27-29, 2011, ISBN 978-1-61804-004-6, pp.39-44. (Indeksēts Thomson-Reuters Web of Science datu bāzē).

2. Cirulis A., Brigmanis K. Software Modules Development For Input Devices In VR/AR Learning Systems. //In Proceedings of the Virtual And Augmented Reality (VR/AR) In Education - VARE 2011, Valmiera, Latvia, March 18, 2011, ISBN 978-9984-633-18-3, pp.35-40.

3. Cirulis A., Brigmanis K. Serious Game: Meat Grinder For Food Processing Vocational Schools. //In Proceedings of the Virtual And Augmented Reality (VR/AR) In Education - VARE 2011, Valmiera, Latvia, March 18, 2011, ISBN 978-9984-633-18-3, pp.137.

4. Cirulis A., Brigmanis K. Technologies Selection For VR/AR Systems Development. //In Proceedings of the Annual 16th International Scientific Conference Research For Rural Development, Jelgava, Latvia, May 19-21, 2010, ISSN 1691-4031, pp.208-213.

5. Cirulis A., Ginters E., Brigmanis K. Virtual Reality's Technologies Use In E-Learning. //In Proceedings of the 8th WSEAS International Conference on EActivities and the 8th WSEAS International Conference on Information Security and Privacy, Puerto de La Cruz, Tenerife, Spain, December 14-16, 2009, ISBN 978-960-474-143-4, 2009, pp.148-154. (Indeksēts Thomson-Reuters Web of Science datu bāzē).

6. Lauberte I., Ginters E., Cirulis A. Agent-Based Simulation Use In Multi-Step Training Systems Based On Applicant’s Character Recognition. //In Proceedings of the 13th East-European Conference on Advances In Databases And Information Systems, Riga, Latvia, September 7-20, 2009, ISSN 0302-9743. pp.16-22. (Publicēts Springer Verlag).

7. Cirulis A., Ginters E. Control Of Simulation Elements In Virtual World. //In Proceedings of the 11th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling and Simulation (ACMOS 09), Istanbul, Turkey, May 30-June 1, 2009, ISBN 978-960-474-082-6, pp.495-501. (Indeksēts Thomson-Reuters Web of Science datu bāzē).

8. Cirulis A., Ginters E. Virtual Environment And Components For Interraction. //In Annual Proceedings of Vidzeme University College ICTE in Regional Development, Valmiera, Latvia, ISBN 9984-633-13-6, 2008, pp.31-35. (Indeksēts EBSCO datu bāzē).

9. Cirulis A., Ginters E. Components Providing Visualization And Trainee’s Interaction In Virtual Environment. //In Proceedings of the 4th WSEAS/IASME International Conference on Educational Technologies (EDUTE 08), Corfu, Greece, October 26-28, 2008, ISBN 978-960-474-013-0, pp.127-132. (Indeksēts Thomson-Reuters Web of Science datu bāzē).

6

10. Cirulis A., Ginters E. Graphical Objects’ Visualization Methods And Creation Of A Virtual Environment For Training On Technological Processes Control. //In Annual Proceedings of Vidzeme University College ICTE in Regional Development, Valmiera, Latvia, 2007, ISBN 9984-633-10-1, pp.64-70. (Indeksēts EBSCO datu bāzē).

11. Ginters E., Cirulis A., Akishin V. Virtual Environment Use In E-Learning. //In Proceedings of the 6th WSEAS International Conference on E-Activities 07, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, 14-16 December, 2007, ISBN 978-960-6766-22-8, pp.12-17. (Indeksēts Thomson-Reuters Web of Science datu bāzē).

12. Ginters E., Cirulis A. VR Solutions Use In Training Of Glass Melting Oven Operators. //In Proceedings of the 10th IFF Wissenschaftstage “Virtual Reality and Augmented Reality zum Planen, Testen und Betrieben technischer Systeme” / Ed. by Prof. Dr.-Ing.habil. Michael Schenk (Hrsg.), Magdeburg, Germany, June 27-28, 2007, ISBN 978-3-8167-7383-2, pp.123-129.

Dalība starptautiskajās zinātniskajās konferencēs

1. Cirulis A., Ginters E. Training Scenario Operations Realization In Virtual Reality. The 13th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling and Simulation (ACMOS 11), Lanzarote, Spain, May 27-29, 2011.

2. Cirulis A., Brigmanis K. Software Modules Development For Input Devices In VR/AR Learning Systems. The Virtual And Augmented Reality (VR/AR) In Education - VARE 2011, Valmiera, Latvia, March 18, 2011.

3. Cirulis A., Brigmanis K. Serious Game: Meat Grinder For Food Processing Vocational Schools. The Virtual And Augmented Reality (VR/AR) In Education - VARE 2011, Valmiera, Latvia, March 18, 2011.

4. Cirulis A., Brigmanis K. Technologies Selection For VR/AR Systems Development. The Annual 16th International Scientific Conference Research For Rural Development, Jelgava, Latvia, May 19-21, 2010.

5. Cirulis A., Ginters E., Brigmanis K. Virtual Reality's Technologies Use In E-Learning. The 8th WSEAS International Conference on EActivities and the 8th WSEAS International Conference on Information Security and Privacy, Puerto de La Cruz, Tenerife, Spain, December 14-16, 2009.

6. Cirulis A., Ginters E. Control Of Simulation Elements In Virtual World. The 11th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling and Simulation (ACMOS 09), Istanbul, Turkey, May 30-June 1, 2009.

7. Cirulis A., Ginters E. Components Providing Visualization And Trainee’s Interaction In Virtual Environment. The 4th WSEAS/IASME International Conference on Educational Technologies (EDUTE 08), Corfu, Greece, October 26-28, 2008.

8. Ginters E., Cirulis A. Virtual Environment Use In E-Learning. The 6th WSEAS International Conference on E-Activities 07, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, 14-16 December, 2007.

9. Ginters E., Cirulis A. VR Solutions Use In Training Of Glass Melting Oven Operators. The 10th IFF Wissenschaftstage “Virtual Reality and Augmented

7

Reality zum Planen, Testen und Betrieben technischer Systeme” / Ed. by Prof. Dr.-Ing.habil. Michael Schenk (Hrsg.), Magdeburg, Germany, June 27-28, 2007.

Informācija par akadēmisko darbību Promocijas darba autors, promocijas darba izstrādes gaitā iegūtos rezultātus,

izmantojis izstrādājot un pasniedzot 2 kredītpunktu kursu "Virtuālās un papildinātās realitātes tehnoloģijas" Vidzemes Augstskolas Sociotehnisku Sistēmu Modelēšanas maģistratūras studiju programmā.

IEVADS

Promocijas darba tēmas aktualitāte un praktiskā nozīmība. Uz zināšanām balstītai sabiedrībai, kas attīstās, ir raksturīgas straujas un biežas

izmaiņas tehnoloģiju jomā. Lai tiktu līdzi straujajām izmaiņām, ir nepieciešams samazināt apmācību laiku, tai pat laikā mācību procesam jābūt regulāram, lai tiktu apgūtas nepieciešamās zināšanas un prasmes. Diemžēl tradicionālās e-apmācības formas šo problēmu atrisina daļēji, jo tās patērē salīdzinoši daudz laika resursu. Tādēļ profesionālā izglītība un speciālistu sagatavošanas tehnoloģijas pārliek uzsvaru no klasiskajām formām uz mobilajām jeb m-apmācību, m-konsultācijām, m-darba vides (m-Work) aplikācijām ar virtuālās un papildinātās realitātes (VR/AR) izmantošanu. Virtuālā realitāte (VR - Virtual Reality) ir uz jebkāda pamata veidota pasaule ar tehniskiem līdzekļiem, kas tiek nodota cilvēkiem caur viņa maņām: redzi, dzirdi, tausti un citām. Virtuālās realitātes objektiem jāpiemīt tādām pašām īpašībām kā šiem objektiem materiālajā realitātē. Savukārt papildinātā realitāte (AR - Augmeneted Reality) ir virtuālās realitātes tips, kurā reālās pasaules objektiem virsū tiek projicēti divdimensiju vai trīsdimensiju modeļi. Šāda pieeja var tikt realizēta dažādām cilvēka maņām.

VR/AR ir viena no progresīvām intensīvas un interaktīvas apmācības tehnoloģijām. Audzēkņi var būt gan cilvēki ar speciālām vajadzībām, gan augstskolu studenti, gan dažādu nozaru profesionāļi. Tā kā šādi risinājumi nav vēl populāri, promocijas darba ietvaros tiek projektēta piemērota VR/AR fiziskā struktūra apmācības sistēmām, kas ļauj paātrināt mācību procesu un ieviest VR/AR risinājumus arī industrijā. Respektīvi, industriālā apmācība ir speciālistu sagatavošana dažādās rūpniecības jomās, kur mācību vides pamatelements ir tehnoloģiskā procesa instrukcija, kas sastāv no operāciju kopas. Tehnoloģiskais process sevī ietver ražojumu izgatavošanu un pakalpojumu veikšanu, kurā, ķīmiski, mehāniski vai citādi iedarbojoties uz izejvielām un materiāliem, tiek radīti cilvēkiem nepieciešamie labumi vai veikti noteikti darbi (termini.lza.lv, 2010). VR/AR izmantošanas būtiskākās priekšrocības būtu apmācības procesa paātrināšana un finanšu resursu ekonomija situācijās, kad nav pieejas reāliem objektiem. Iemesls tam var būt aparatūras dārdzība un darba aizsardzības prasības.

Straujā progresa dēļ mūsdienās raksturīgas biežas izmaiņas tehnoloģiju jomā un vairumā gadījumu šīs izmaiņas ir saistītas ar jaunāko informācijas un komunikācijas tehnoloģiju (IKT) sasniegumu ieviešanu. Aprīkojums un vadības sistēmas kļūst modernākas, kas veicina gan ražošanas procesa kvalitāti, gan

8

piedāvāto pakalpojumu skaitu. Šādām straujām izmaiņām nepieciešama apmācību laika samazināšana un regulāra zināšanu un prasmju atjaunošana jeb papildināšana. Lai arī jau vismaz desmit gadus populārās tipiskās e-apmācības formas atrisina šīs problēmas, taču tas notiek daļēji, jo nav lielas starpības starp grāmatas lasīšanu vai mācību materiāla lasīšanu elektroniskā formā, galvenais ieguvums drīzāk ir materiālu pieejamība pateicoties Internetam un savstarpējās sadarbošanās iespējas teksta formā vai arī videokonferenču režīmā. Arī industriālajā apmācībā pieejamie apmācību kursi Interneta vidē (Industrial Technical Skills On-Line Training, 2011), nodrošina apmācības procesu, izmantojot videomateriālus, animācijas, grafikus un interaktīvus uzdevumus, taču ne trīsdimensiju vizualizācijas ar interaktivitātes iepējām, lai arī tehnoloģiskās iespējas šādu materiālu izstrādi un izvietošanu Interneta vidē nodrošina (3DVIA, Training & E-Learning).

Mūsdienu VR/AR risinājumos izmantotā fiziskā struktūra (programmatūra un tehniskais aprīkojums) nodrošina vides, kur nepastarpinātās klātesamības līmenis (immersion level) ir ļoti augsts. Visnozīmīgākās maņas, kas mākslīgajā vidē tiek realizētas, ir redze un dzirde, taču ievērojami sasniegumi ir arī taustes un līdzsvara sajūtu risinājumos. VR/AR sistēmas izstrāde ir komplicēts process, kas sastāv no vairākiem posmiem. Bez augsta līmeņa vides satura nodrošināšanas tik pat liela vērība būtu jāpievērš arī izmantojamā aprīkojuma plānošanai, sevišķi būtiskai VR/AR sistēmās, kas paredzētas apmācībai. Līdzšinējā ierīču izvēle notikusi, balstoties uz subjektīviem viedokļiem, kā pamatā viens no iemesliem ir nepilnības VR/AR produktu un tehnoloģiju savstarpējā savietojamībā un standartizācijā. Nekorekta ierīču izvēle izstrādājamai sistēmai var radīt finansiālos zaudējumus, kā arī negatīvi ietekmēt pašu apmācības procesu.

VR/AR apmācības risinājumu realizācijā ir dažādi paņēmieni, kas nosaka gan vides saturu, gan praktiskā pielietojuma un izmantošanas iespējas. Tie var būt saistīti ar vides intelekta nodrošināšanu, VR/AR ierīču izmantošanas pozitīvo un negatīvo iezīmju izvērtēšanu, nepastarpinātās klātesamības efekta svarīguma respektēšanu un dažādu ierīču komplektu realizāciju salīdzināšanu. Ar nozīmīgiem pētījumiem pēdējos gados VR/AR jomā, kuros atspoguļojas arī fiziskās struktūras konstruēšanas nianases, pasaulē nodarbojušies šādi zinātnieki: T.S.Mujber (2004), W.Termath (2008), R.Mecke (2007), A.Winge (2010), A.Wasfy un T.Wasfy (2004),

A.F.Abate (2009), S.Sharples (2008), O.Usanmaz (2011), M.Pouliquen (2007),

I.M.Rezazadeh un X.Wang (2011), P.Figueroa un W.F.Bischof (2005), J.Vora

(2002). No šo zinātnieku pētījumiem var secināt, ka līdzšinējā fiziskās struktūras konstruēšana dažādās VR/AR sistēmās organizēta, balstoties uz izstrādes brīdī pieejamajām ierīcēm, izstrādes platformu atbalstītajām ierīcēm, modernākajām un ergonomikas prasībām atbilstošākajām ierīcēm, ierīcēm ar augstāko iegrimšanas pakāpi un ierīcēm, ar kurām lietotājs darbojas ātrāk un precīzāk. Taču pārsvarā visos aplūkotajos gadījumos fiziskās struktūras konstruēšanai bijusi sekundāra loma, līdz ar to sniegtie pamatojumi ir vairāk subjektīvi un neliecina par piemērotāko ierīču izmantošanu. Minēto zinātnieku veiktās lietotāju aptaujas (Abate et al., 2009; Pouliquen et al., 2007; Sharples et al., 2008; Voraa et al., 2002) un praktiskie mērījumi (Figueroa et al., 2005) skaidri norāda, ka izmantojot

9

dažādas ierīces, pastāv ievērojamas atšķirības to starpā, tādēļ arī apmācības process var tikt ietekmēts atkarībā no tā, kādas ierīces tiek izmantotas. Balstoties uz šo nepilnību, ka gandrīz nav nekādu vadlīniju fiziskās struktūras konstruēšanā, autors promocijas darbā risina šo problēmu ar jaunu metodi VR/AR sistēmu fiziskās struktūras konstruēšanā.

Veiktie pētījumi izveidoja bāzi šādai promocijas darba hipotēzei - autora

piedāvātā metode uzlabo projektējamās virtuālās un papildinātās realitātes (VR/AR) sistēmas fiziskās struktūras atbilstību lietotāja uztveres īpatnībām, kas veicina e-apmācību pielietojuma kvalitāti, pilnveidojot tehnoloģisko procesu operāciju apguvi un samazinot apmācības laiku.

Saskaņā ar izvirzīto hipotēzi promocijas darba mērķis ir izstrādāt industriālās

e-apmācības sistēmas, kas satur virtuālās un papildinātās realitātes elementus, piemērotas fiziskās struktūras izvēles metodi, kas uzlabotu apmācības sistēmas pielietojuma kvalitāti.

Darba mērķa sasniegšanai izvirzītie uzdevumi.

1. Veikt zināšanu, prasmju un noteikumu specifikāciju. Izanalizēt e-apmācības sistēmu būtību un uzbūves principus (skat. 1.1. apakšnodaļu).

2. Iepazīsties ar VR/AR apmācības sistēmu būtību un izanalizēt uzbūves pamatprincipus. Apkopot VR/AR vides pamatelementus un vizualizācijas tehnoloģijas (skat. 1.2. un 1.3. apakšnodaļas).

3. Klasificēt VR/AR izmantošanas gadījumus, kuri saistīti ar fiziskās struktūras konstruēšanu un tehnoloģisko procesu vadības apmācību (skat. 1.4., 1.5. un 1.6. apakšnodaļas).

4. Apkopot VR/AR sistēmas fiziskās struktūras ierīces un to tehnoloģijas (skat. 2.1. un 2.2. apakšnodaļas).

5. Noteikt būtiskos izvēles kritērijus, aprēķināt un klasificēt izmantojamo ierīču kopas (skat. 3.1. un 3.2. apakšnodaļas).

6. Izstrādāt cēloņsakarību analīzes vidi, piemērotāko ierīču noteikšanai VR/AR apmācību sistēmai (3.3., 3.4., 3.5., 3.6. apakšnodaļas).

7. Izstrādāt VR/AR sistēmas informācijas plūsmu modeli, tās statisko un dinamisko īpašību pētīšanai. Apzināt apmācāmās individualitātes tipus, to noteikšanas paņēmienus un izmantošanas iespējas. Konstruēt apmācības protokolu, tehnoloģisko procesu scenāriju realizācijai VR/AR vidē (skat. 4.1., 4.2., 4.3. apakšnodaļas).

8. Apkopot VR/AR autorēšanas platformām nepieciešamās funkcijas, pilnvērtīgas virtuālas vides izveidošanai (skat. 5.1. un 5.2. apakšnodaļas).

9. Izstrādāt pilotproduktu un aprīkojumu (tehniskais nodrošinājums, programmatūra un metodiskais materiāls) "VR/AR tehnoloģijas izmantošana pārtikas produktu pārstrādes speciālistu sagatavošanā: Gaļas maļamās mašīnas montāžas scenāriji" (skat. 5.3. apakšnodaļu un 5. pielikumu).

10

Izmantotā metodika uzdevumu risināšanā. 1. VR/AR un e-apmācības sistēmu izziņas avotu analīze. 2. Sistēmu dinamikas imitāciju modelēšanas līdzekļu pielietošana. Cēloņsakarību

analīzes vides izstrādāšana ar rīku "Stella 9.0.3". 3. Informācijas plūsmu modeļu izstrāde, izmantojot Petri tīklus. Diagrammu

izveide un modeļa darbības attēlošana ar rīku "WoPeD 2.5.0". 4. Modeļa un diagrammu verifikācija ar kontrolpiemēriem. 5. Metodes validācija ar ekspertu viedokļiem (face-validation). 6. Funkcionālo bloku programmēšana ar Virtools autorēšanas platformā pieejamo

SDK uz Visual C++ bāzes. 7. Funkcionālo bloku diagrammu izstrāde (programmēšana) Virtools autorēšanas

platformā.

Promocijas darba zinātniskā novitāte. Autors piedāvā metodi, kā konstruēt piemērotu e-apmācības sistēmas fizisko

struktūru uz VR/AR tehnoloģiju bāzes. Metodes pamatā ir divi līmeņi: 1) sistēmā izmantojamo ierīču plānošana, izmantojot tādus kritērijus kā lietošanas

ērtums, portativitāte, iegrimšanas līmenis un cena; 2) individualitātes respektēšana apmācības laikā, par pamatu ņemot lietotāja

dominējošo tipu (uztveres, temperamenta, socionisko u.c.) un aktivizējot konkrētajam tipam piemērotāko VR/AR ievadierīču un izvadierīču komplektu.

Darba struktūra veidota saskaņā ar iepriekš formulētajiem pētījuma

uzdevumiem. 1. nodaļa ir veltīta e-apmācības sistēmu būtības un uzbūves principu analīzei.

Aplūkotas modernākās tehnoloģijas e-apmācības jomā un pamatota virtuālās un papildinātās realitātes (VR/AR) tehnoloģiju loma kopējā e-apmācības arhitektūrā. Sniegtas līdzšinējo VR/AR platformu izmantošanas gadījumu atziņas saistībā ar ieguvumiem industriālajā apmācībā, kā arī vērsta uzmanība uz inovācijām VR/AR vižu izstrādes jomā, saistībā ar trīsdimensionālo modeļu izstrādi un virtuālās vides scenāriju projektēšanas un vizualizācijas pieejām. Kā rezultātā sniegts līdzšinējās pasaules prakses izvērtējums apmācības sistēmu fiziskās struktūras konstruēšanas pieejās. Balstoties uz līdzšinējām nepilnībām, ka nav gandrīz nekādu vadlīniju apmācības sistēmu fiziskās struktūras konstruēšanā, darbā tiek detalizētāk iepazīstināts ar nepieciešamību pēc metodikas izmantojamo ierīču plānošanā, un izstrādātās metodes darbības pamatprincipiem.

Promocijas darbā veikta mūsdienu VR/AR apmācības sistēmu pielietojumu un realizāciju analīze, aplūkojot pieejas, kas saistītas ar vides intelektu, VR/AR ierīču izmantošanas pozitīvo un negatīvo iezīmju izvērtēšanu, nepastarpinātās klātesamības efekta svarīgumu un dažādu ierīču komplektu izmantošanu.

2.nodaļa ir veltīta virtuālās un papildinātās realitātes (VR/AR) tehnoloģiju un aprīkojuma analīzei un klasificēšanai kategorijās. Šādas informācijas apkopošana ir būtiska, lai realizētu metodi, kas ļauj VR/AR vides fiziskās struktūras konstruēšanai izmantot piemērotākās ievades un izvades ierīces. Persona, VR/AR

11

vidē mācoties, izmanto dažādas maņas, līdz ar to izmantojamo vides ievades un izvades ierīču komplektu skaits ir samērā liels.

3. nodaļa ir veltīta virtuālās un papildinātās realitātes ierīču komplektu noteikšanas procesam, kas veido metodes pirmo līmeni. Nodaļā sniegta detalizēta informācija par VR/AR ierīču derīgo komplektu skaita aprēķināšu un izmantojamo ierīču izvēli, ierīču izvēles kritēriju klasifikāciju un būtiskajiem kritērijiem (lietošanas ērtums, portativitāte, iegrimšanas līmeni, cenu grupu), imitāciju modelēšanas vides izvēli un pamatojumu, cēloņsakarību analīzes vides izstrādi, izmantojot imitāciju modelēšanas rīku, kā arī modeļa darbības aprakstu un pielietojumu praksē.

4. nodaļa ir veltīta scenāriju virtualizācijas (apmācības instrukciju realizācijai virtuālās vai papildinātās realitātes vidē) īpatnību aplūkošanai un ierīču kopu izmantošanas iespēju izvērtēšanai, realizējot VR/AR scenārijus. Izklāstīti individualitātes tipi, to noteikšanas paņēmieni un izvirzīts individualitātes respektēšanas pielietojuma paņēmiens apmācībā. Tā kā uzsvars likts uz fiziskās struktūras ierīcēm un ierīču kopām, tad metodes otrā līmeņa galvenā funkcija ir konkrētajam individualitātes tipam izmantot apmācības gaitā tieši viņam vispiemērotāko ierīču komplektu no pieejamajiem, turklāt process plānots automātisks. Tātad, balstoties uz sistēmas rekomendācijām, tiek aktivizēts piemērotākais komplekts, nevis lietotājam pašam izvēloties pēc kārtas visas ierīces un meklējot sev piemērotāko.

Ar Petri tīkliem tiek modelēta metodes darbināšanas shēma, kas balstīta uz ierīču komplektu dinamisku noteikšanu apmācības procesa laikā, par pamatu ņemot individualitātes tipu. Nodaļā izstrādātas algoritmu blokshēmas uzlabotajai apmācību metodei un piemērotāko ierīču meklēšanai, kā arī ierīču un ierīču komplektu piemērotības indeksu tabula, uz kuras bāzes notiek ierīču izvēle. Nodaļas beigās sniegta pamatmetodika jaunu programmatūras moduļu izstrādē, kas tiek izmantota jaunu VR/AR ierīču atbalsta nodrošināšanai apmācību platformās.

5. nodaļa ir veltīta sistēmu maketēšanai un prasību specifikācijai, lai izvēlētos konkrētu vidi uzvedības un scenāriju projektēšanā. Aprakstīta VR/AR scenāriju realizēšanas metodes adaptācija, tehnoloģisko procesu e-apmācības sistēmās. Uz izstrādātās bāzes, gaļas maļamās mašīnas montāžas scenāriju sistēmai, rasts risinājums, kā praktiski realizēt metodes otro līmeni. Izstrādātā sistēma paredzēta izmantošanai gaļas pārstrādes speciālistu sagatavošanā, un tā izstrādāta projekta „Vidzemes Tālākizglītības tehnoloģiju centra izveide” LV0043 ietvaros, Vidzemes Augstskolas Sociotehnisku Sistēmu Inženierijas institūta VR/AR tehnoloģiju laboratorijā.

Secinājumos ir norādīti darbā sasniegtie teorētiskie un praktiskie rezultāti, formulēti metodes praktiskie pielietojumi un sniegtas turpmākajos pētījumos risināmās problēmas. Balstoties uz promocijas darbā izvirzīto hipotēzi un darba mērķi - uzlabot projektējamās VR/AR apmācību sistēmas fiziskās struktūras atbilstību izvirzītajām prasībām un izstrādātās sistēmas pielietojuma kvalitāti - ir izstrādāta metode, kas balstās uz industriālās e-apmācības sistēmas piemērotas fiziskās struktūras konstruēšanu, izmantojot virtuālās un papildinātās realitātes

12

elementus. Metodes validācijai izmantoti starptautisku ekspertu viedokļi, kas akceptē piedāvāto pieeju izmantošanu fiziskās struktūras konstruēšanā VR/AR sistēmās. Līdz ar to metode pielietojama VR/AR sistēmu fiziskās struktūras izstrādē un uzturēšanā, kā arī tehnoloģisko procesu vadības apmācībā. VR/AR tehnoloģiju dārdzības dēļ un ierīču savietojamības problēmu dēļ metodes pilnīga aprobācija konkrētā pilotprodukta ietvaros īsā laika posmā nav iespējama, taču tā ir kā bāzes platforma testu un eksperimentu veikšanai ar jaunām ierīcēm un dažādiem apmācāmo tipiem. Minēto problēmu dēļ un sarežģītās nepieciešamo datu apkopošanas un analīzes dēļ nav iespējama metodes statistiskā validācija.

1. MŪSDIENĪGU IKT LĪDZEKĻU IZMANTOŠANA JAUNU E-APMĀCĪBAS TEHNOLOĢIJU IZSTRĀDĒ

Nodaļai promocijas darbā ir 45 lapaspuses, 3 tabulas, 16 attēli. Nodaļā analizēta e-apmācības sistēmu būtība un uzbūves pamatprincipi,

izvirzot virtuālās un papildinātās realitātes (VR/AR) tehnoloģijas kā neatņemamu e-apmācības arhitektūras sastāvdaļu. Sniegtas līdzšinējo VR/AR platformu izmantošanas gadījumu atziņas, saistībā ar ieguvumiem industriālajā apmācībā, kā arī vērsta uzmanība uz inovācijām VR/AR vižu izstrādes jomā saistībā ar 3D modeļu izstrādi un virtuālās vides scenāriju projektēšanas, un vizualizācijas pieejām. Nodaļā veikta mūsdienu VR/AR apmācības sistēmu pielietojumu un realizāciju analīze, aplūkojot pieejas, kas saistītas ar vides intelektu, VR/AR ierīču izmantošanas pozitīvo un negatīvo iezīmju izvērtēšanu, nepastarpinātās klātesamības efekta svarīgumu un dažādu ierīču komplektu izmantošanu. Kā rezultātā sniegts līdzšinējās pasaules prakses izvērtējums fiziskās struktūras konstruēšanas pieejās. Balstoties uz līdzšinējām nepilnībām, ka gandrīz nav nekādu vadlīniju fiziskās struktūras konstruēšanā, tiek detalizētāk iepazīstināts ar nepieciešamību, pēc metodikas izmantojamo ierīču plānošanā, un izstrādātās metodes darbības pamatprincipiem.

1.1. E-apmācības sistēmu loģiskā un fiziskā struktūra

Joprojām mūsdienās e-apmācība tiek izmantos kā vispārpieņemts jēdziens un tam nav noteikta universāla definīcija, tomēr to var uzskatīt kā ar tehnoloģijām uzlabotu apmācību, kurā apmācības procesa atbalstam tiek izmantoti visi digitālo tehnoloģiju tipi, to starpā arī virtuālās un papildinātās realitātes tehnoloģijas. E-apmācību var uzskatīt par e-mācību (e-studiju) formu, kas balstīta uz mērķtiecīgu zināšanu nodošanu māceklim un ir raksturīga dažādu profesiju operatoru sagatavošanai, kuru uzdevums ir atbilstoši instrukcijām veikt konkrēto tehnoloģisko precesu vadību. A - e-apmācības arhitektūra (skat. 1. att.) var tikt aprakstīta šādā veidā A=(L,F) kur L - loģiskā struktūra (definīcijas, algoritmi, metodes, pieejas, direktīvas utt.) –

sistēmas būtība;

13

F - fiziskā struktūra (programmatūra, tehniskais nodrošinājums (datu apstrādes un vizualizācijas aprīkojums, komunikācijas apakšsistēma, mērījumu un kontroles aprīkojums)) – vide (L) realizācijai.

Att. 1. E-apmācības sistēmu strukturālais modelis

Avots: autora veidots

Mūsdienās VR/AR rīki ir neatņemama uzlabotās e-apmācības sistēmu arhitektūras sastāvdaļa (VR/AR)∈ (A), un nākotnes platformu dažādība ir gandrīz neierobežota, ar spēju pielāgoties jebkurām situācijām un vēlamajiem risinājumiem.

Būtiskākais solis modernās e-apmācības attīstībā bija LMS (Learning Management System) izvietošana Internetā, kas bija tipiski 21. gadsimta sākumā. Atbilstošas informācijas izvadīšana uz ekrāna, kas glabājas un tiek atrasta datu bāzēs, tādējādi aizvietojot tradicionālo grāmatu un lekciju lasīšanu. Dažkārt informācija tika papildināta ar audio un video klipiem, lai uzlabotu informācijas uztveršanu. Tas joprojām ir visplašāk zināmais mācīšanās veids, kur nav ne laika, ne vietas ierobežojumu. E-apmācību pēc klasiskās pieejas var definēt arī kā procesu, kurā, izmantojot IKT, tiek radīta mācību vide, neatkarīgi no vietas un laika.

1.2. VR/AR fiziskās struktūras konstruēšanas izvērtējums VR/AR tehnoloģiju attīstība mūsdienās kļūst arvien straujāka un pieprasītāka,

ļaujot lietotājiem gūt sajūtas arvien pietuvinātākas reālajai pasaulei virtuālā vidē. VR/AR izmantošana līdz šim bijusi veiksmīga vairākos simtos scenāriju, kas realizēti dažādās nozarēs un disciplīnās, ražošanā, rūpniecībā, inženierijā, zinātniskajās vizualizācijās un izglītībā. Tas lielā mērā ir saistīts ar iespējām industriālās apmācības pilnveidošanā, tāpēc turpmākajās apakšnodaļās autors apskata līdzšinējo praksi un sasniegumus VR/AR vižu realizācijās, lielāku uzsvaru liekot tieši uz fiziskās struktūras konstruēšanu. Autors piedāvā industriālo VR/AR aplikāciju pārskatu, aplūko pieejas, kas saistītas ar vides intelektu, VR/AR ierīču izmantošanas pozitīvās un negatīvās iezīmes, nepastarpinātās klātesamības efekta svarīgumu un dažādu ierīču komplektu realizācijas. Nodaļas beigās izvērtēta šo pieeju saistība ar vides fizisko struktūru, lai piedāvātu uzlabotu variantu tās konstruēšanā.

14

VR/AR apmācības risinājumu realizācijā ir dažādi paņēmieni, kas nosaka gan vides saturu, gan praktiskā pielietojuma un izmantošanas iespējas. Pēc dažādo risinājumu analīzes fiziskās struktūras ierīču izvēlē, autors apkopojis šādas pieejas: − izmanto izstrādes brīdī pieejamās ierīces; − izmanto izstrādes platformas atbalstītās ierīces; − izmanto modernākās un ergonomikas prasībām atbilstošākās ierīces; − izmanto ierīces ar augstāko iegrimšanas pakāpi; − izmanto tās ierīces, ar kurām lietotājs darbojas ātrāk un precīzāk.

Taču pārsvarā visos aplūkotajos gadījumos fiziskās struktūras konstruēšanai

bijusi sekundāra loma, līdz ar to sniegtie pamatojumi ir vairāk subjektīvi un neliecina par piemērotāko ierīču izmantošanu. Lai arī citu autoru veiktās lietotāju aptaujas (Abate et al., 2009; Pouliquen et al., 2007; Sharples et al., 2008; Voraa et al., 2002) un praktiskie mērījumi (Figueroa et al., 2005) skaidri norāda, ka, izmantojot dažādas ierīces, pastāv ievērojamas atšķirības to lietošanā, tādēļ arī apmācības process var tikt ietekmēts atkarībā no tā, kādas ierīces tiek izmantotas. Balstoties uz šo nepilnību, ka gandrīz nav nekādu vadlīniju fiziskās struktūras konstruēšanā, autors detalizēti iepazīstina ar tehnoloģisko procesu raksturīgajām lietām un ar nepieciešamību pēc metodikas izmantojamo ierīču plānošanā un izstrādātās metodes darbības pamatprincipiem.

1.3. Prasības pēc scenāriju realizācijas daudzveidības Interaktivitātes nodrošināšanai ir daudz ievades ierīču lietotāju pārraudzībai

reālā laika režīmā. Ir aktīvās ierīces, kas ļauj vides dalībniekam pateikt VR sistēmai, ko viņš vēlas, un pasīvās ievadierīces, kas veic cilvēka kādas ķermeņa daļas pozīcijas izsekošanu. Ir iespējamas dažādas ievadierīču kombinācijas, kurām jāveic lietotāja pārraudzības process, kurā ietilpst nepārtraukta kustību izsekošana un lietotāja izraisīto darbību apstrāde, piemēram, pogas nospiešana vai balss komanda sistēmai (Bowman, 2006).

Lai nodrošinātu nākošo VR/AR sistēmas pamatīpašību, ir nepieciešamas arī izvadierīces, kuras nosaka, kā lietotājs uztvers virtuālo vidi. Šīs ierīces nodod informāciju lietotājam, izmantojot dažādas cilvēka maņas (redzi, dzirdi, tausti, vestibulāro aparātu) (Bowman, 2006; Schenk, 2006).

Līdz šim, izstrādājot apmācību risinājumus, bāzētus uz VR/AR tehnoloģijām, sarežģīts posms ir bijis izvēlēties atbilstošu tehnisko nodrošinājumu, jo tehnoloģijas strauji mainās, un topošajai apmācības sistēmai var būt savas specifiskas prasības, kuru pamatā ir 1. tabulā apkopotie kritēriji. Situācijas uzlabošanai ne visus apkopotos kritērijus ir nepieciešams izmantot, tāpēc atlasīti tiek būtiskākie: lietotāja mobilitāte, sistēmas mobilitāte, lietošanas ērtums, iegrimšanas līmenis un sistēmas izmaksas. Uz šo kritēriju bāzes izvēlētais aprīkojums izmantošanai apmācības sistēmā var tikt pielietots dažādos līmeņos, ar nosacījumu, ka piedāvātās ierīces ir vairākas un to funkcijas var pārklāties, tādējādi nodrošinot iespēju detalizētāk pielāgot pašu apmācības gaitu, balstot to uz apmācāmās personas individualitāti.

15

1. tabula VR/AR sistēmas fiziskās struktūras kritēriju saraksts un to skaidrojums

N.p.k. Kritērijs Skaidrojums un piemēri 1. Disciplīna Profesijas, lietišķās zinātnes, izklaide. 2. Metodoloģija Scenāriju realizācijas veids (ceļveži, uzdevumi, pārbaudes darbi,

eksperimentēšana). 3. Dalībnieki Aktīvo lietotāju skaits (viens, divi, vairāki). 4. Mobilitāte Dalībnieka kustību brīvība. 5. Drošība Ietekme uz veselību (nelaba dūša, sāpošas acis un galva,

nogurums). 6. Savietojamība Programmatūra, programmatūras moduļi, funkcionalitāte,

atbalstāmie formāti, standarti, bibliotēkas. Ierīču saskarnes un dziņi. Renderēšanas spraudņi.

7. Veiktspēja Izšķirtspējas, datu apstrādes frekvence, precizitāte, operatīvā atmiņa, tīkla noslodze u.c.

8. Portativitāte Jeb sistēmas mobilitāte. Ierīču pieejamība un transportēšanas ērtums uz citu vietu (starp laboratorijām, ēkām un pilsētām).

9. Vide Dalībnieka atrašanās vieta (darba galds, telpa, klajums). 10. Režīms Reāla laika jeb darba vietā, virtuāla imitācija apmācības telpā. 11. Ticamības pakāpe Nepastarpinātās klātesamības efekta līmenis. Ļoti būtisks

VR/AR sistēmu kritērijs. 12. Objekti Grafika, izmērs, skaits, sarežģītība, toņi, tekstūras, ēnojumi,

izgaismojumi, efekti. 13. Maņas Izmantotās maņas (redzes, dzirdes, ožas, garšas, sajūtu) 14. Dimensijas Objektu kontroles dimensijas: 2D, 3D, 6DoF 15. Cena Ierīces vai ierīču komplekta izmaksas

Tas nozīmē (skat. 2. att.), ka M=(K,I)

kur M - metode industriālās e-apmācības sistēmas konstruēšanai. K - virtuālās un papildinātās realitātes ierīču komplektu noteikšanas process, izmantojot cēloņsakarību analīzi. I - mācekļa jeb sistēmas lietotāja individualitātes respektēšana. Šī bloka ietvaros tiek izmantoti, piemēram, TemPerMod modeļa (Lauberte, 2009) izejas dati (rezultāti) ierīču izvēlē jau apmācības procesa laikā.

Att. 2. Metodes pamatelementi piemērotas fiziskās struktūras izvēlei

Avots: autora veidots

16

Tātad VR/AR apmācību sistēmas fiziskās struktūras noteikšanai autora

piedāvātās metodes pamatā ir divi galvenie līmeņi, kas attēloti metodes darbības blokshēmā (skat. 3. att.). 1. līmeņa bloku uzdevums ir ieteikt piemērotākās ierīces, lai tās iegādātos un izmantotu sistēmā, balstoties uz lietotāja prasībām pēc lietošanas ērtuma, portativitātes, iegrimšanas līmeņa un cenas. Savukārt 2. līmenī apmācības laikā lietotājam tiek aktivizēts piemērotākais ierīču komplekts, ja pastāv izvēles iespējas, t.i. sistēmai pieslēgtas vairākas ievades un izvades ierīces, to starpā arī tradicionālās (klaviatūra, pele, monitors).

Att. 3. Metodes vispārīgā blokshēma piemērotas fiziskās struktūras izvēlei

Avots: autora veidots

2. VIRTUĀLĀS UN PAPILDINĀTĀS REALITĀTES TEHNOLOĢIJAS UN APRĪKOJUMS

Nodaļai promocijas darbā ir 17 lapaspuses, 9 attēli. Tehnoloģiju klāsts, kuras nodrošina lietotājan interaktivitātei virtuālajā vidē, ir

ļoti plašs. Taču cilvēka maņu skaits ir ierobežots, un konceptuāli jauninājumi tehnoloģiju jomā parādās lēni, lai arī pašas tehnoloģijas veiktspējas un kvalitātes ziņā mainās strauji. Pateicoties tam, fiziska dalībnieka iekļaušanās virtuālajā vidē kļūst arvien pietuvinātāka reālās dzīves situācijām, kas arī ir VR/AR jēdziena pamatā. Šādas VR/AR sistēmas balstās uz ievadierīcēm un izvadierīcēm, kas

17

nodrošina vides dalībnieka divvirzienu sadarbību ar virtuālās vides objektiem, un šīs ierīces likvidē zemo interaktivitātes pakāpi komunikācijā ar datoru, ko mums nodrošina tradicionālās ierīces - klaviatūra un pele.

Nodaļa veltīta virtuālās un papildinātās realitātes (VR/AR) tehnoloģiju un aprīkojuma analīzei un klasificēšanai kategorijās. Šādas informācijas apkopošana ir būtiska, lai realizētu metodi, kas ļauj, VR/AR vides fiziskās struktūras konstruēšanai, izmantot piemērotākās ievades un izvades ierīces.

3. VR/AR IERĪČU KOMPLEKTU NOTEIKŠANA

Nodaļai promocijas darbā ir 30 lapaspuses, 6 tabulas, 20 attēli. Virtuālās un papildinātās realitātes ierīču komplektu noteikšanas process veido

promocijas darbā izstrādātās metodes pirmo līmeni. Nodaļā sniegta detalizēta informācija par VR/AR ierīču derīgo komplektu skaita aprēķināšu un izmantojamo ierīču izvēli, ierīču izvēles kritēriju klasifikāciju un būtiskajiem kritērijiem (lietošanas ērtums, portativitāte, iegrimšanas līmeni, cenu grupu), imitāciju modelēšanas vides izvēli un pamatojumu, cēloņsakarību analīzes vides izstrādi, izmantojot imitāciju modelēšanas rīku, kā arī modeļa darbības aprakstu un pielietojumu praksē.

3.1. Ierīču komplektu skaits un VR/AR sistēmās izmantojamās ierīces

Interaktivitātes nodrošināšanai ir pieejams plašs ievadierīču klāsts, lai reālā laika režīmā VR/AR vide sadarbotos ar lietotāju. Izšķir aktīvo ievadierīču kategoriju, kas ļauj lietotājam likt sistēmai izpildīt noteiktas darbības, un pasīvo ievadierīču kategoriju, kas paredzētas cilvēka visa ķermeņa vai atsevišķu tā daļu pozīcijas izsekošanai. Pastāv dažādas ievadierīču komplektu iespējamās kombinācijas, kurām jānodrošina nepārtraukta dalībnieka pozīcijas izsekošana un aktīvās ievades darbības, kā pogas nospiešana vai balss komandas izpilde.

Plānojot ievadierīču kopas, pārāk detalizēts iedalījums nav nepieciešams. Tā, piemēram, pogas, slēdži, vertikālie regulatori, ciparnīcas, grozāmie regulatori tiek apvienoti vienā ierīcē (fiziskās vadības paneļa imitācija) un pasīvajām ierīcēm netiek ņemta vērā tehnoloģija, bet izsekojamā ķermeņa daļa. Devēji (transducers) arī neietilpst pie lietotāja izmantotajām ierīcēm, jo darbojās no tā neatkarīgi, apgādājot VR/AR sistēmu ar dažādiem papildu datiem.

Svarīgs uzdevums ir VR/AR sistēmas fiziskās struktūras sakārtošana. Ņemot vērā, ka ir tik daudz ievades un izvades ierīces, tas var krietni apgrūtināt un sarežģīt ierīču izvēles procesu pirms pašas VR/AR sistēmas izstrādes. Tādēļ būtiski ir rast risinājumu, kā šo procesu vienkāršot, iespēju robežās paredzot atbilstošāko ierīču komplektu konkrētajai apmācības sistēmai. Izmantojot kopu teoriju un kombinatoriku ir iespējams aprakstīt un aprēķināt visus iespējamos ievades/izvades ierīču komplektus. Komplektu skaita samazināšanai, tiek izfiltrētas tikai aktuālās ierīces. Netiek iekļautas ierīces un tehnoloģijas, kuras ir novecojušas un netiek izmantotas mūsdienu VR/AR sistēmās. Aprēķinos netiek izmantotas arī tās ierīces, kuras netiek izmantotas industriālajā apmācībā, kā arī ierīces ar savietojamības problēmām un platformas, kas paredzētas tikai vienas vienīgas apmācības mērķiem

18

(lidmašīnu, kuģu un vilcienu speciālās platformas) un nav izmantojamas citu scenāriju apmācībā. Arī dažādas kustību bāzētas platformas netiek aplūkotas, jo tās ir orientētas uz izklaides risinājumiem vai arī būvētas pēc speciāla pasūtījuma, piem., ekskavatora vadītāja apmācībai izmantojams hidroliskais krēsls. Darba ietvaros šādas specifiskās ierīces ietilps fiziskās vadības paneļa imitācijas ierīču grupā.

Attiecībā uz ierīces jēdzienu izmantošanu jāsaprot, ka atsevišķās situācijās tas ir ierīču komplekts jeb iekārta, piemēram, stereoprojekcijas siena sevī ietver projektoru, ekrānu, brilles utt., bet no lietotāja skatu punkta un vides iedarbību uz viņa maņu tā tiek uzskatīta par vienu kopīgu ierīci. Līdzīgi ir ar citām ierīcēm, sevišķi raksturīgi vizuālo izvades ierīču grupai.

Balstoties uz iepriekšminētajiem apsvērumiem un apkoptajiem datiem par VR/AR sistēmas izmantojamajām ierīcēm, tiek izveidotas ierīču kopas (izmantotie simboli kopu apzīmēšanai nav saistīti ar 1. nodaļā izmantotajiem simboliem).

Kopa A tiks izmantota aktīvajām ievadierīcēm, kur izmantojamo elementu skaits ir 13, kā rezultātā n=13 vai |A|=13. A={Pele, Klaviatūra, Kursorsvira, Spēļu pults, Skārienjūtīgā virsma, Datu cimds, Nūja, Cilvēka ķermenis, 6DoF pele, 6DoF kursorsvira, 6DoF zonde, Fiziskās vadības paneļa imitācija, Mikrofons}.

Kopa B tiks izmantota pasīvajām ievadierīcēm, kur izmantojamo elementu skaits ir 3, kā rezultātā n=3 vai |B|=3. B={Galvas pozīcijas izsekotājs, Acu pozīcijas izsekotājs, Ķermeņa pozīcijas izsekotājs}. Lai arī katra no šīm ierīcēm var darboties uz atšķirīgu tehnoloģiju pamata, tomēr tā netiek ņemta vērā kā atsevišķa ierīce, jo katrai tehnoloģijai ir savas priekšrocības un trūkumi (skat. 2.1. apakšnodaļu), turklāt tehnoloģijas strauji attīstās un mainās, un nav nosakāms, kura būtu vislabākā. B kopas elementos redzams, ka nav ielikta arī pirkstu un rokas pozīcijas izsekošana, jo tā dublē atsevišķas aktīvās ievadierīces (datu cimds, 6DoF pele, 6DoF zonde), kurās paralēli aktīvajai ievadei, automātiski noteikt šo ķermeņa daļu pozīcijas noteikšana.

Kopa D tiks izmantota vizuālajām izvadierīcēm, kur izmantojamo elementu skaits ir 10, kā rezultātā n=10 vai |D|=10. D={Monitors, Projekcijas ekrāns, Projekcijas siena, Stereoskopiskais monitors, Stereoprojekcijas ekrāns, Stereoprojekcijas siena, Puslodes ekrāns, VR galvas displejs, VR/AR galvas displejs, Rokas displejs}. Ierīču nosaukumi un skaits, salīdzinot ar 3.2. tabulas apkopotajiem datiem, ir mainīts, vērā ņemot to, kuras ierīces pēdējos gados ir tehnoloģiski attīstījušās, kļuvušas populārākas un reāli tiek izmantotas industriālās apmācības VR/AR vidēs.

Kopa E tiks izmantota audio izvadierīcēm, kur maksimālais elementu skaits ir 2 un kuri abi arī tiks izmantoti, kā rezultātā n=2 vai |E|=2. E={Austiņas, Ārējie skaļruņi}. Šo ierīču izmantošana VR/AR vidē ir pati par sevi saprotama, lai arī pie kopu aprēķināšanas par pilnvērtīgām tiek uzskatītas arī kopas, kurās nav nevienas audio izvades ierīces. Tas ir tāpēc, ka nereti, audio informācija tiek aizstāta ar tekstveida informāciju uz vizuālās izvades ierīces (titri, apraksti).

Kopa F tiks izmantota taustes izvadierīcēm, kur izmantojamo elementu skaits ir 3, kā rezultātā n=3 vai |F|=3. F={Aktīvā pretestības sajūta, Aktīvā vibrācijas

19

sajūta, Pasīvā taustes un svara sajūta}. Šeit tiek aplūkotas to ievades ierīču, kas ir industriāli pieejamas un sevi pierādījušas, sniegtās sajūtas. Aktīvās pretestības sajūta (force-feedback) raksturīga dažiem datu cimdiem un arī 6DoF zondēm. Aktīvā vibrācijas sajūta ir vispopulārākā, jo ir viegli realizējama. Šīs sajūtas izmantošana ir populāra kursorsvirās, 6DoF kursorsvirās, spēļu pultīs. Lai vienkāršotu kopu skaita aprēķināšanu, šīs taustes izvades ierīces tiks uztvertas kā atsevišķas aktīvās ievades ierīces ar pretestības vai vibrācijas papildu funkcionalitāti. Pasīvo svara un taustes taustes nodrošina jebkura no ievades ierīcēm, jo, katrai pieskaroties vai to paceļot, var sajust ierīces formu un svaru, taču šeit tiks ņemtas vērā tikai tās nūjas (wands) vai butaforijas (props), kas veidotas tā, lai atbilstu reālās dzīves objekta formai un masai, piemēram, parasta nūjas ievadierīce cilindra vai citādā ergonomiskā formā mums virtuālajā vidē rādās kā industriālās iekārtas montāžas atslēga, tomēr taustes izvade te nedarbojas, lai arī manipulācijas ir ērti veicamas (piem., ierīces "Wii Remote", "Wii Nunchuk" vai "Sony PlayStation Move"). Bet ja šāda ierīce arī dzīvē pēc formas un svara atbilst virtuālajā pasaulē redzamajai montāžas atslēgai, tad uzskatāms, ka tā ir atsevišķa ievades ierīce ar pasīvās taustes un svara sajūtas izvadi.

Kopa G satur derīgās kopas, kas veidotas no kopu A, B un F elementiem. Elementu skaits apzīmēts ar |G| (Cirulis J., 2007). Tā kā visu ierīču kombinācijas neveido reāli izmantojamas kopas, pakāpju kopas (max kopas no kopām) netiek aprēķinātas, jo skaidrs, ka

|G| < |P(A)| * |P(B)| * |P(F)|

kur |P(A)| - aktīvo ievadierīču pakāpju kopu skaits; |P(B)| - pasīvo ievadierīču pakāpju kopu skaits; |P(F)| - pakāpju kopu skaits ievadierīcēm ar taustes maņu.

Tāpēc derīgo ievadierīču kopu skaits tiek apzīmēts ar |G| un aprēķināts pēc

formulas:

18),1)(*(* 21 =++= nCCapG nn kur

k

nC - ir kombināciju skaits, kur n ir visu elementu skaits kopā un k ir izvēlēto elementu skaits no konkrētās kopas, turklāt secība elementiem kopā nav svarīga;

a - vērtība ir 2, kas nozīmē visu atļauto aktīvo ierīču kopas kombinācijā ar vai bez mikrofona;

p - vērtība ir 7, kas nozīmē visus pieļaujamos variantus ar kādu/kādām no pasīvajām ievades ierīcēm, kas tiek kombinēti ar aktīvo ievades ierīču kopām.

Kopu skaits tiek rēķināts 18 aktīvajām un 3 pasīvajām ievades ierīcēm. Tiek

izvēlētas 12 aktīvās ievades ierīces, izņemot mikrofonu. Izvērtējot reālos pielietojumus praksē, tiek pieņemts, ka vienlaicīgi iespējams lietot 1-2 aktīvās

(2)

(1)

20

ievades ierīces ar vai bez mikrofona un 1-3 pasīvās ievades ierīces. Respektīvi, mikrofons var veidot kopas otro vai trešo elementu, jeb arī par derīgu kopu tiek atzīts arī mikrofons viens pats, bet nav pieļaujamas tādas kopas ar trīs elementiem, kas veidojas no pārējām aktīvajām ievades ierīcēm. Bez izvēlētajām 12 ierīcēm, vēl tiek pieskaitītas 6 ierīces (aktīvās ievades ierīces ar taustes izvadi). Rezultātā tiek iegūtas 7*(2*(18 + 153)+1)=2401 derīgās un praksē reāli izmantojamās ievadierīču kopas. Tātad |G| = 2401.

Kopa H satur derīgās kopas, kas veidotas no kopu D un E elementiem. Derīgo izvadierīču kopu skaits tiek apzīmēts ar |H| un aprēķināts pēc formulas:

( ) 2,10,* 11 === mnCCHP mn Jo arī šeit |H| < |P(D)| * |P(E)| un attiecībā uz izvades ierīcēm ir vienkāršāk, jo

reāli tiek izmantotas tikai vizuālo un skaņas izvades ierīču grupas, pie kam no katras grupas vienlaicīgi var izmantot vienu ierīci, kā rezultātā no augstāk minētās formulas izriet, ka |H| = 10*2=20.

Galarezultātā visu derīgo kopu skaits |I| no ievades un izvades ierīcēm

aprēķinās šādi:

48020* == HGI kur |I| - visu derīgo ierīču kopu skaits; |G| - derīgo ievadierīču kopu skaits; |H| - derīgo izvadierīču kopu skaits.

Kā redzams, no mūsdienās pieejamajām VR/AR izvades un ievades ierīcēm fiziskās struktūras konstruēšanai izmantojams ļoti plašs iespējamo ierīču komplektu klāsts. Šī tehnoloģiju priekšrocība tiek izmantota promocijas darba ietvaros izstrādājamās metodes pamatā.

Promocijas darba turpinājumā tiks izmantots dinamiskās modelēšanas rīks ar cēloņsakarības analīzes iespējām. Lai izveidotu strādājošu bāzes modeli, ir jāatlasa atbilstoši kritēriji no 1. tabulas un parametri. Kritēriji tiek izvēlēti, balstoties uz analīzi par atzītākajām VR/AR sistēmām, kas tiek izmantotas industriālajā apmācībā un kuru fiziskā arhitektūra bāzēta uz piemērotākās aparatūras izvēli, tai pat laikā nodrošinot prasības, kas nepieciešamas interaktīvai apmācībai virtuālā realitātē. VR/AR iespējamo ierīču komplektu skaits aprēķins ir svarīgs, lai plānotu iespējamo sistēmas izmantošanas veidu skaitu un pamatotu šādu sistēmu perspektīvas un izmantošanas priekšrocībām.

3.2. Ierīču izvēles kritēriji un to klasifikācija Šajā nodaļā, darba autors veic virtuālās realitātes sistēmu veidojošo

komponenšu izvēles kritēriju klasifikāciju, kuras pamatā izmanto 1. tabulā apkopotos kritērijus, kuru analīzes rezultātā daļa kritēriju paliek, citi tiek apvienoti

(3)

21

un citi uzskatīti par maznozīmīgiem. Izvēlētie kritēriji tiek izmantoti darba turpinājumā pie ierīču komplektu plānošanas.

Lai nodrošinātu prasībām atbilstošu ievadierīču un izvadierīču izvēli, autors

definējis vairākus kritērijus: − Lietošanas ērtums. Zem šī kritērija tiek apvienoti 1. tabulas mobilitātes un

drošības kritēriji, kuru pamatā ir tādi aspekti, kā lietotāja kustību brīvība un kustību atbilstība dabiskajām kustībām vai kustībām, kas raksturīgas darbā ar tradicionālajām ierīcēm. Lai arī kritērijs varētu šķist subjektīvs, tomēr pie tā vērtības definēšanas, tiek ņemti vērā ļoti dažādi lietošanas un tehnoloģiju apsvērumi, kas balstīti uz viedokļiem, kas radušies praktisku eksperimentu rezultātā. Tāpat respektēts tiek ierīces lietošanas laiks, bez blakusefektiem, kas ietekmē veselību (reibonis, slikta dūša, nogurums, koncentrēšanās spēju zudums, sāpošas acis un galva, u.tml.). Kā arī tiek respektēts ierīces smagums, ja lietotājam ar to jāpārvietojas, un ņemts vērā, vai ierīce datu pārraidei izmanto bezvadu tehnoloģijas. Šīs kritēriju vērtības tradicionālajām ierīcēm ir augstākas, kas izskaidrojams ar to, ka lietotāji sistēmas lietošanas sākumā daudz komfortablāk jūtas izmantojot peli, klaviatūru vai kursorsviru.

− Portativitāte. Sistēmas ierīču pieejamība un transportēšanas iespēju ērtums uz citu fizisku vietu tiek noteikts ar portativitātes kritēriju. Šis kritērijs ir svarīgs, jo nosaka, cik lielā mērā ierīces ir pieejamas lietotājiem. Vai tās ir iespējams nogādāt no laboratorijas un auditoriju, vai no vienas pilsētas uz citu. Vai ierīces ir vairāk stacionāras, vai pārvietojamas, cik liela ir to masa un izmēri, kāds ir uzstādīšanas un montāžas process, cik droši tās ir jāpārvieto, kādiem jābūt telpas priekšnosacījumiem, kurās tās tik izvietotas.

− Iegrimšanas līmenis. Nepastarpinātās klātesamības efekts jeb VR/AR vides ticamības līmenis salīdzinājumā ar reālo pasauli, tiek mērīts ar iegrimšanas (immersion) līmeņa kritēriju. Tiek ņemta vērā gan cilvēka konkrēta maņa, gan veids, kādā cilvēks dod norādījumus pašai videi, un cik izpildāmās darbības ir dabiskas salīdzinājumā, ja scenārijs būtu jāizpilda reālās dzīves situācijā. Respektīvi, iegrimšanas līmenis tiek noteikts gan izvadierīcēm, gan ievadierīcēm. Pēc VR/AR definīcijas, šis kritērijs ir vissvarīgākais VR/AR videi. Protams, lai sasniegtu pēc iespējas augstāku iegrimšanas līmeni, tiek izmantotas sarežģītākas tehnoloģijas ar augstākiem veiktspējas rādītājiem (izšķirtspēja, datu apstrādes ātrums, precizitāte, u.c.), kas automātiski palielina ierīču izmaksas. Tāpēc svarīgi ir aplūkot arī tādu kritēriju, kas nosaka izmaksas. Var uzskatīt, ka 1. tabulā sniegtais veiktspējas kritērijs ir būtisks tieši augstākai iegrimšanas līmeņa nodrošināšanai, tāpēc netiek izdalīts atsevišķi.

− Cena. Ne vienmēr VR/AR sistēmas pasūtītāju vēlmes sakrīt ar finansiālajām iespējām, tāpēc svarīgs ir cenas kritērijs, jeb konkrētās ierīces aptuvenās izmaksas, lai rastu pēc iespējas labāku VR/AR sistēmas risinājumu, kas atbilstu klienta prasībām. Cenu amplitūda ir ļoti plaša. VR/AR ierīču klāsta pieejamība palielinās, un cenas samazinās. Tomēr, jo specifiskāka ierīce, jo cenas ir

22

augstākas. Tas parasti attiecināms uz vairumu taustes ierīču, kas bez taustes maņas nodrošina arī citas fizikālo parādību radītās sajūtas.

Citi apkopotie kritēriji no 1.tabulas netiek izmantoti. Tā kā darbs orientēts uz

industriālo apmācību, tad citas disciplīnas (medicīna, tūrisms, izklaide, mārketings, māksla u.c.) netiek aplūkotas, lai arī ierīču plānošanas vide, kas tiks aprakstīta turpmāk, var tikt izmantota arī dažādu citu profesiju un zinātņu apmācības nolūkiem. Arī pašas industriālās apmācības vides prasības nav viennozīmīgas un var būt ļoti atšķirīgas dažādās situācijās, līdz ar to ierīču plānošanas vide tiks papildināta ar atsevišķiem statiskajiem kritērijiem, lai prognožu rezultāti būtu precīzāki.

Lai arī programmatūra (software), piem., VR/AR autorēšanas platformas, ir e-apmācības fiziskās struktūras sastāvdaļas, tomēr programmatūras kritēriji un to piedāvātās iespējas pie fiziskās struktūras plānošanas netiek aplūkotas, bet tikai fiziskais aprīkojums jeb ierīces (hardware). Līdz ar to tādi kritēriji, kā metodoloģija, savietojamība, režīms, objekti, dimensijas, nav būtiski, jo saistīti ar vides saturu, izskatu un uzvedību, kas ir nākošais solis VR/AR sistēmas izstrādē pēc ierīču plānošanas, lai arī atbildēm ir jābūt zināmām arī uz šiem kritērijiem pie ierīču plānošanas. Piem., nav lietderīgi izvēlēties ievadierīces ar augstu iegrimšanas līmeni, ja apmācības metodoloģija nosaka izmantot tikai ceļveža režīmu, kurā nav jāveic tieši iekārtas montāžas uzdevumi, bet jāskatās un jāklausās instrukcijas un vienīgā ievade ir peles izmantošana, lai izvēlētos no izvēlnes apmācības soli, nodrošinātu tā atkārtošanu, apturēšanu vai izlaišanu. Protams, ja arī VR/AR sistēma jau ir izstrādāta, tai joprojām ir iespējams plānot piemērotākās ierīces. Tomēr var rasties problēmas ar dažādiem savietojamības jautājumiem, kas var prasīt atsevišķu scenāriju pārrakstīšanu un jaunu programmatūras moduļu izstrādi. Tāpēc piemērotāka pieeja, izstrādājot VR/AR sistēmas, ir iespēju robežās nodrošināt vairākkārtēju scenāriju izmantošanu, neatkarīgi no ievades un izvades ierīcēm.

Izmantotajiem ierīču kritērijiem tiek noteiktas kvalitatīvās vērtības un tām atbilstošās kvantitatīvās vērtības, lai būtu iespējams izmantot ierīču kritēriju datus imitāciju modelēšanas vidē. 2.tabulā sniegti visi izvēlētie kritēriji un visas kritēriju vērtības, kā arī skaidrojums par katru no vērtībām. Lietošanas ērtums, portativitāte un iegrimšanas līmenis tiek vērtēts ar vērtībām no 1-5 (jo augstāka vērtība, jo labāks ierīces rādījums). Dēļ plašā ierīču klāsta un lielās cenu amplitūdas cenas kritērijs tiek izteikts ar vērtībām no 1 -7 (jo augstāka vērtība, jo dārgāka ierīce).

23

2.tabula Būtisko ierīču kritēriju vērtības un skaidrojums

Kri

tēri

js

Kva

ntit

atīv

ā vē

rtīb

a

Kva

litat

īvā

vērt

ība

Skaidrojums

Lie

toša

nas

ērtu

ms

1 Ļoti zems

Darbs ar ierīci ir ļoti sarežģīts. Ierīce ir smaga, veicamās kustības ļoti nedabiskas un ierobežotas. Ierīcei nav bezvadu tehnoloģijas iespējas. Darbs ar šādu ierīci virs 5min rada veselības traucējumus.

2 Zems Darbs ar ierīci ir apgrūtinošs, svara un ierobežoto kustību dēļ, lai arī tā nav ļoti sarežģīti vadāma. Ierīcei nav bezvadu tehnoloģijas iespējas. Darbs ar šādu ierīci virs 15min rada veselības traucējumus.

3 Vidējs Ierīces ar vidēju lietošanas ērtumu ir mūsdienīgas, tomēr joprojām izpētes stadijā. Tās daļēji nodrošina dabisku kustību veikšanu, jo nepieciešams ilgs praktizēšanās laiks, lai ierīci vidē sekmīgi izmantotu. Šīm ierīcēm ir bezvadu alternatīvas, kas ļauj brīvi tās lietot telpā. Ierīces ir lietojamas 30min un ilgāk bez veselības traucējumiem.

4 Augsts Šajā grupā ietilpst tradicionālās ierīces, ar kurām katrs datorlietotājs ir pazīstams. To apguve neprasa lielu piepūli. Visām ierīcēm ir dažādas bezvadu alternatīvas. Ierīču izmantošanas laiks ir tāds pats, kā parastas darbstacijas izmantošanai, ko nosaka darba drošības un ergonomikas rekomendācijas.

5 Ļoti augsts

Šajā grupā ietilpst gan tradicionālās ierīces, gan jaunākās VR/AR ierīces, ar kurām darbs ir ļoti ērts, vienkāršs un dabisks. Visas ierīces pārsvarā darbojas tikai bezvadu tīklā. Darbā ar šīm ierīcēm nav nekādu noteiktu ierobežojumu attiecībā uz izmantošanas laiku, jāņem vērā ergonomikas rekomendācijas.

Por

tati

vitā

te

1 Ļoti zema

Ierīce nav paredzēta pārvietošanai. Tā ir uzstādīta noteiktā laboratorijā vai citā telpā. Ierīces veidojošo komponenšu izmēri ir ļoti lieli un smagi. Tās ir uzmontētas stacionāri (pieskrūvētas, piemetinātas u.tml.) un telpa (apgaismojums, izvietojums) pielāgota konkrētajai ierīcei.

2 Zema Ierīce nav paredzēta pārvietošanai, bet tas ir iespējams. Ierīces var būt lielas un smagas, bet tās nav stacionāras.

24

Kri

tēri

js

Kva

ntit

atīv

ā vē

rtīb

a

Kva

litat

īvā

vērt

ība

Skaidrojums

Por

tati

vitā

te

3 Vidēja Ierīci ir iespējams pārvietot, tā nav liela un smaga, bet ļoti jutīga pret triecieniem, tāpēc īpaši jāiepako, pirms to pārvieto. Ierīces var izmantot vairākus datu kabeļus un elektrības kabeļus un blokus, kas arī, savā ziņā apgrūtina pārvietošanas un uzstādīšanas procesu.

4 Augsta Ierīces ir salīdzinoši mazas un vieglas, tās ir ērti pārvietojamas. Nav ļoti jūtīgas pret triecieniem, kā arī ierīces parasti ir ar vienu datu kabeli (USB) vai arī bezvadu.

5 Ļoti augsta

Ierīces ir mazas un vieglas. Ļoti ērti transportējamas, speciāls iepakojums nav nepieciešams. Paredzētas lietošanai dažādās vietās, ērti uzstādāmas, jo darbojas, izmantojot USB, Bluetooth, infrasarkano staru vai radioviļņu tehnoloģijas.

Iegr

imša

nas

līm

enis

1 Ļoti zems

Šajā kategorijā ietilpst tradicionālā datorkomplekta ievades un izvades ierīces, kas tiek kombinētas kopā. Atsevišķos gadījumos tās pat netiek uzskatītas par VR/AR sistēmām.

2 Zems Jaunāko tehnoloģiju tradicionālās ierīces, kas nodrošina ērtāku darbu (bezvadu un bezkontakta tehnoloģijas), bet būtiskas izmaiņas nepastarpinātās klātesamības efekta paaugstināšanā nedod.

3 Vidējs Ierīces, kas bieži vien tiek izmantotas izklaides industrijā datorspēļu spēlēšanā. Virtuālajā realitātē tās nodrošina ērtu objektu kontroli telpā. Šajā grupā ietilpst arī balss atpazīšanas sistēmas. Vizuālajai realizācijai izmanto videoprojektorus.

4 Augsts Speciālas VR/AR ierīces, kas nodrošina augstu iegrimšanas pakāpi ar ērtu objektu kontroli telpā. Šeit arī ietilpst dažādi datorspēļu kontrolieri, kas nodrošina vibrācijas sajūtu. Vizuālajai realizācijai izmanto dažāda mēroga stereoskopijas risinājumus plaknē.

5 Ļoti augsts

Speciālas VR/AR ierīces ar ļoti augstu iegrimšanas pakāpi, nodrošinot ērtu objektu kontroli telpā ar pretestības sajūtām. Darbs ar šīm ierīcēm ir maksimāli pietuvināts reālās dzīves operāciju izpildes procesam. Vizuālajai realizācijai izmanto dažāda mēroga stereoskopijas risinājumus telpā.

Cen

a 1 Ļoti zema

Ierīces cena ir intervālā no 1-100Ls. Ierīce ir pieejama gandrīz visos Latvijas datortehnikas veikalos. Nosakot cenu grupu tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis un piegādes izmaksas.

2. tabulas turpinājums

25

Kri

tēri

js

Kva

ntit

atīv

ā vē

rtīb

a

Kva

litat

īvā

vērt

ība

Skaidrojums

Cen

u gr

upa

2 Zema Ierīces cena ir intervālā no 100-500Ls. Vairums šīs grupas ierīču ir pieejams Latvijas tehnikas un datortehnikas veikalos. Atsevišķas ierīces nav ļoti populāras, tāpēc var gadīties, ka tās jāpasūta. Nosakot cenu grupu, tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis un piegādes izmaksas (arī no Eiropas).

3 Vidēja Ierīces cena ir intervālā no 500-1000Ls. Retos gadījumos šīs grupas ierīces ir iespējams iegādāties Latvijas veikalos. Pārsvarā tiek veikti pasūtījumi no Eiropas valstīm (Vācija, Anglija, Itālija, Francija) vai ASV. Nosakot cenu grupu, tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis, piegādes izmaksas (no Eiropas un ASV) un muitas nodeva (no ASV).

4 Diezgan augsta

Ierīces cena ir intervālā no 1000-5000Ls. Ar ierīču tirdzniecību nodarbojas specializēti VR/AR ierīču tirdzniecības uzņēmumi vai kompānijas (kompāniju dīleri), kas ierīci izgudrojušas. Nosakot cenu grupu, tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis, piegādes izmaksas (no Eiropas un ASV) un muitas nodeva (no ASV).

5 Augsta Ierīces cena ir intervālā no 5000-10000Ls. Ar ierīču tirdzniecību nodarbojas specializēti VR/AR ierīču tirdzniecības uzņēmumi vai kompānijas (kompāniju dīleri), kas ierīci izgudrojušas. Nosakot cenu grupu, tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis, piegādes izmaksas (no Eiropas un ASV) un muitas nodeva (no ASV).

6 Ļoti augsta

Ierīces cena ir intervālā no 10000-30000Ls. Ar ierīču tirdzniecību nodarbojas specializēti VR/AR ierīču tirdzniecības uzņēmumi vai kompānijas (kompāniju dīleri), kas ierīci izgudrojušas. Nosakot cenu grupu, tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis, piegādes izmaksas (no Eiropas un ASV) un muitas nodeva (no ASV).

7 Ļoti, ļoti augsta

Ierīces cena ir intervālā no 30000-50000Ls. Ar ierīču tirdzniecību nodarbojas specializēti VR/AR ierīču tirdzniecības uzņēmumi vai kompānijas (kompāniju dīleri), kas ierīci izgudrojušas. Nosakot cenu grupu, tiek ņemts vērā pievienotās vērtības nodoklis, piegādes izmaksas (no Eiropas un ASV) un muitas nodeva (no ASV).

Ievadierīču un izvadierīču kritēriju novērtēšanai, autors izmanto savu pēdējos

piecos gados (2007.-2011.) uzkrāto pieredzi.

2. tabulas nobeigums

26

− Praktisks darbs un eksperimenti ar VR/AR ierīcēm Vidzemes Augstskolas VR/AR laboratorijā, kuras aprīkojumā pieejamas ~60% no darbā apkopotajām ievades ierīcēm (pele, klaviatūra, kursorsvira, spēļu pults, skārienjūtīgā virsma, datu cimds, 6DoF pele, 6DoF kursorsvira, 6DoF zonde, kursorsvira ar vibrāciju, spēļu pults ar vibrāciju, mikrofons, galvas pozīcijas izsekotājs) un ~80% no darbā apkopotajām izvades ierīcēm (monitors, projekcijas ekrāns, stereoskopiskais monitors, stereoprojekcijas ekrāns, VR galvas displejs, VR/AR galvas displejs, rokas displejs, austiņas, ārējie skaļruņi).

− Praktisks darbs, apmācība un izmēģinājumi ar pārējām ievades un izvades ierīcēm Fraunhofera institūtā Magdeburgā (Vācijā).

− Praktisks darbs, konsultācijas un izmēģinājumi Eiropas lielākajās virtuālās realitātes konferencēs, praktiskajos semināros un izstādēs (Laval Virtual 2008. gadā Francijā, Imagina 2011. gadā Monako un VARE 2011. gadā Latvijā).

− Praktisks darbs, konsultācijas un izmēģinājumi pie projektu sadarbības partneriem Norvēģijā (Agderas universitātē, VirtualEdge uzņēmumā).

Līdzīgi kā pie ierīču komplektu kopu aprēķināšanas, arī šeit ierīces, kas

nodrošina taustes maņas izvadi, tiek pievienotas ievades ierīču grupai, jo pēc būtības tās nodrošina ievadi, lietotājam sadarbojoties ar VR/AR vidi un izvadi, iedarbojoties uz lietotāja sajūtām, kas radušās fizikālo parādību rezultātā.

Ievadierīces vairs netiek atsevišķi grupētas, bet, nosakot to kvantitatīvos novērtējumus, tās visas apvienotas vienā tabulā (3. tab.).

3.tabula VR/AR ievadierīču kvantitatīvais novērtējums

Ierīce/kritērijs

Lie

toša

nas

ērtu

ms

Por

tati

vitā

te

Iegr

imša

nas

līmen

is

Cen

u gr

upa

Pele 5 5 1 1 Klaviatūra 4 4 1 1 Kursorsvira (joystick) 4 4 3 1 Spēļu pults (game- pad) 4 5 3 1 Skārienjūtīgā virsma 4 5 3 2 Datu cimds 3 4 4 3 Nūja, butaforija (wand, prop) 4 4 4 2 Cilvēka ķermenis (žesti, kustības, mīmikas, u.c.) 5 3 5 2 6DoF pele 3 5 4 2 6DoF kursorsvira 4 4 4 2 6DoF zonde, ciparotājs (probe, digitizer) 3 3 4 6 Fiziskās vadības paneļa imitācija (pogas, slēdži, u.c.) 4 2 5 6 Datu cimds ar pretestības sajūtu 3 3 5 7 6DoF zonde ar pretestības sajūtu 3 3 5 6 Kursorsvira ar vibrāciju 4 4 4 1

27

Ierīce/kritērijs

Lie

toša

nas

ēr

tum

s

Por

tati

vitā

te

Iegr

imša

nas

lī

men

is

Cen

u g

rupa

6DoF kursorsvira ar vibrāciju 4 4 5 2 Spēļu pults ar vibrāciju 4 5 4 1 Nūja (wand) ar pasīvo taustes un svara sajūtu 5 4 5 4 Mikrofons 4 5 3 1 Galvas pozīcijas izsekotājs 4 4 5 2 Acu pozīcijas izsekotājs 5 4 5 4 Ķermeņa pozīcijas izsekotājs 3 3 5 4 Avots: autora veidota

Arī izvadierīces gan redzes, gan dzirdes maņai ir apvienotas vienā tabulā

(4. tab.), kur veikts katras ierīces kvantitatīvais novērtējums. 4.tabula

VR/AR/ izvadierīču kvantitatīvais novērtējums

Ierīce/kritērijs L

ieto

šana

s ēr

tum

s

Por

tati

vitā

te

Iegr

imša

nas

līmen

is

Cen

u gr

upa

Monitors 4 4 2 1 Projekcijas ekrāns 4 3 3 2 Projekcijas siena 4 1 3 4 Stereoskopiskais monitors 3 4 4 2 Stereoprojekcijas ekrāns 3 3 4 3 Stereoprojekcijas siena 3 1 5 5 CAVE vai puslodes sistēma 4 1 5 6 VR galvas displejs 2 5 5 3 VR/AR galvas displejs 2 5 5 3 Rokas displejs 3 5 2 2 Austiņas (in-ear, on-ear) 3 4 3 1 Ārējie skaļruņi 4 2 4 2 Avots: autora veidota

Bez augstāk minētajiem virtuālās realitātes elementu raksturojošiem

parametriem, ir virkne vērtēšanas kritēriju, kuru esamība izslēdz kāda virtuālās realitātes elementa pielietošanu e-apmācības sistēmā, vai tieši pretēji, nosaka tā pielietošanas nepieciešamību. Ja 2.tabulā sniegto kritēriju vērības ir uzskatāmas par dinamiskām, kuru nozīmību būtu svarīgi regulēt, tad tiek izvirzīti arī būtiskākie statiskie kritēriji:

3. tabulas turpinājums

28

− Iespējama lietotāja pārvietošanās telpā. Nosaka vai ir nepieciešama lietotāja pārvietošanās telpā. Atkarīgs gan no mācību vides satura, gan vietas, kurā sistēmu paredzēts uzstādīt.

− Redzes maņa. Nosaka vai apmācību sistēmā tiks izmantota redzes maņa. Protams, vairumā realizāciju šī maņa tiek izmantota un ir neatņemama VR/AR sistēmas sastāvdaļa, lai arī izņēmumu situācijas pastāv. Piemēram, tiek izmantota speciāla fiziskā paneļa vadības imitācija, kur instrukcijas un atgriezeniskā saite tiek nodrošināta tikai ar audio datu palīdzību.

− Dzirdes maņa. Nosaka vai apmācību sistēmā tiks izmantota dzirdes maņa. Atkarīgs no scenārijiem un to realizācijas. Bieži vien audio informācija tiek aizvietota ar tekstveida informāciju uz ekrāna (subtitri, apraksti u.tml.).

− Taustes maņa. Nosaka vai apmācību sistēmā tiks izmantota taustes maņa. Šīs ierīces ievērojami paaugstina vides iegrimšanas līmeni. Piemērota apmācībās, kurās jāveic dažādi montāžas darbi. Ierīces piemērotas cilvēkiem ar kinestētiķa rakstura tipu.

Visu ierīču statisko kritēriju vērtības tiek noteiktas ar "Jā" vai "Nē", kas

vēlāk var tikt pārvērstas uz Būla algebras vērtībām. Statiskie kritēriji tiek izmantoti, lai ierīču piemērotības ģenerēšanas brīdī nodrošinātu papildu opcijas, kuru vērtības nosaka izstrādājamās apmācību sistēmas prasības. Plānošanas modelī šīs vērtības tiek sauktas par izslēdzošajiem/papildinošajiem (IP kritērijiem). Piemēram, vai ir nepieciešams lietotājam apmācības laikā pārvietoties telpā, vai arī sistēma izmantos darba galda principu, kad apmācības process norisinās sēžot. Tāpat visas ierīces tiek sadalītas pa maņām, lai, plānojot izmantojamās ierīces, varētu izvēlēties izmantojamās/neizmantojamās cilvēka maņas.

Tā kā tiek pieņemts, ka visas ierīces (to tehnoloģijas) ir savā starpā savietojamas, kas tika norādīts pie visu iespējamo ierīču kopu aprēķināšanas, respektīvi, kombināciju skaita ierobežojumu neveido ierīču savstarpējās tehnoloģijas un darbības principi, bet gan vienlaicīgi izmantojamo (jeb aktīvo) ierīču skaits. Savietojamības jautājumi tiek risināti programmatūras līmenī.

3.3. Cēloņsakarību analīzes vides izstrāde un darbība

Viens no darba uzdevumiem ir izstrādāt cēloņsakarību analīzes vidi imitāciju modeļa formā konkrētas virtuālās realitātes sistēmas fizisko komponenšu noskaidrošanai, atbilstoši izvirzītajām e-apmācības sistēmas prasībām. Izstrādājamais imitāciju modelis ir lokāls, statisks, determinēts, diskrēts. Šāda veida modeļus, var realizēt ar jebkuru augsta līmeņa programmēšanas valodas palīdzību, piemēram, C++, Visual C++, JAVA u.c

Tālāk tiek sniegts plānošanas modeļa struktūrshēmas (4. att.) detalizēts apraksts, iekļaujot arī atsevišķas nianses, kas blokshēmā nav atspoguļotas.

Segments Nr. 1. 1. Tiek definēti un inicializēti izmantotie mainīgie: noklusētās kritēriju un kritēriju

nozīmīguma vērtības, noklusētās izslēdzošo/papildinošo (IP) kritēriju vērtības,

29

ierīces numurs, ar kuru sāks piemērotības summas aprēķinu, kopējais ierīču skaits un dinamisko kritēriju skaits.

2. Lietotājam ir iespēja nomainīt noklusētās kritēriju vērtības uz sev vēlamajām, atbilstoši izstrādājamās sistēmas prasībām.

Att. 4. Cēloņsakarību analīzes vides principiālā struktūrshēma

Avots: autora veidots Segments Nr. 2.

1. Šajā segmentā tiek veidota apskatāmās ierīces kritēriju summa, kas noteiks tās piemērotības pakāpi salīdzinājumā ar citām ierīcēm.

2. Ja ierīces definētā kritērija vērtība (no 3. un 4. tab.) ir lielāka vai vienāda ar izvēlēto vērtību, tad ierīces kritērija vērtība tiek noteikta kā definētās vērtības un kritērija nozīmīguma reizinājums.

30

3. Citādāk tiek aplūkoti "Lietošanas ērtuma" un "Iegrimšanas līmeņa" kritēriji, kas blokshēmā nav atspoguļots. Tā kā šie kritēriji ir tieši saistīti ar lietotāja dalību vidē, tad tiek aplūkots plašāks apgabals. Respektīvi, ierīces kritērija vērtība tiek rēķināta turpmāk aprakstītājās situācijās a un b. a. Definētā kritērija vērtība (no 3. un 4. tab.) ir lielāka vai vienāda ar izvēlēto

vērtību. b. Definētā kritērija vērtība (no 3. un 4. tab.) ir par 1 mazāka, nekā izvēlētā

vērtība, un kritērija nozīme ir 3. Nepieciešamība pēc šāda papildinājuma tika noskaidrota modeļa verifikācijas procesā, lai nerastos situācijas, kad, piemēram, monitors ir piemērotāks nekā stereoskopiskais monitors, lai arī iegrimšanas pakāpes nozīmīgums ir visaugstākais, bet cena noteikta kā mazsvarīga.

4. Ierīces kritēriju summai tiek pieskaitīta aprēķinātā kritērija vērtība, tādā veidā aplūkojot un pieskaitot visu pārējo kritēriju vērtības. Segments Nr. 3.

1. Šajā segmentā notiek izslēdzošo/papildinošo (IP) kritēriju Būla datu tipa vērtību salīdzināšana.

2. Ja iegūtā ierīces IP vērtība ir 1, tad ierīce uzskatāma par derīgu. Tiek akceptēta ierīces kritēriju summa un atspoguļota diagrammā.

3. Ja iegūtā ierīces IP vērtība ir 0, tad ierīce uzskatāma par nepiemērotu. Ierīces kritēriju summas vērtība tiek atgriezta uz 0.

4. Tiek aplūkota nākošā ierīce, kad visas ierīces aplūkotas, cēloņsakarību analīzes vides modelis pārtrauc darbu. Cēloņsakarību analīzes vides verifikācija. Katram imitāciju modelim, lai pārliecinātos par tā korektu darbību un atbilstību

sākotnēji izvirzītajām prasībām, ir jāveic tā verifikācija. Darba autors izstrādātā modeļa verifikāciju veica ar kontroles piemēru

palīdzību. Kā VR/AR apmācību vides saturs tika izmantota projekta „Vidzemes Tālākizglītības tehnoloģiju centra izveide” LV0043 ietvaros veidotā gaļas apstrādes speciālistiem paredzētā gaļas maļamās mašīnas montāžas scenāriju sistēma. Par pilnīgi visu ģenerēto piemēroto ierīču komplektiem praktiski pārliecināties nebija iespējams, jo Vidzemes Augstskolas VR/AR laboratorijas aprīkojumā ir pieejami ~60% no aplūkojamajām ievades ierīcēm (pele, klaviatūra, kursorsvira, spēļu pults, skārienjūtīgā virsma, datu cimds, 6DoF pele, 6DoF kursorsvira, 6DoF zonde, kursorsvira ar vibrāciju, spēļu pults ar vibrāciju, mikrofons, galvas pozīcijas izsekotājs) un ~80% no modelī analizētajām izvades ierīcēm (monitors, projekcijas ekrāns, stereoskopiskais monitors, stereoprojekcijas ekrāns, VR galvas displejs, VR/AR galvas displejs, rokas displejs, austiņas, ārējie skaļruņi). Pārējo ierīču prognožu rezultātus autors ir salīdzinājis ar savu līdzšinējo pieredzi, kas iegūta, praktiski pildot dažādus industriālās apmācības scenārijus turpmāk aprakstītajās virtuālās realitātes sistēmās:

31

− Vilciena vadītājs Fraunhofera institūta Virtuālās izstrādes un apmācības centrā VDTC (Virtual Devlopment and Training Centre) Vācijā. Izmantotās ierīces: kursorsvira, ķermeņa pozīcijas izsekotājs, CAVE un ārējie skaļruņi.

− Metinātājs Fraunhofera institūta VDTC centrā Vācijā. Izmantotās ierīces: fiziskās vadības paneļa imitācija un monitors.

− Darbs ar metāla detaļu presi Fraunhofera institūta VDTC centrā Vācijā. Izmantotās ierīces: nūja, stereoprojekcijas ekrāns un ārējie skaļruņi.

− Augstsprieguma tīkla iekārtu apkope Fraunhofera institūta VDTC centrā Vācijā. Izmantotās ierīces: spēļu pults, kursorsvira, projekcijas un stereoprojekcijas siena.

− "Renault" mašīnbūves konveijera darbinieks Haption kompānijas stendā, Laval Virtual konferencē Francijā. Izmantotās ierīces: 6DoF zonde ar pretestības sajūtu, projekcijas ekrāns, ārējie skaļruņi vai austiņas.

− Darba drošības, loģistikas un plānošanas scenāriji noliktavās un fabrikās, Imagina konferences dažādu kompāniju stendos Monako. Izmantotās ierīces: cilvēka ķermeņa žesti, ķermeņa pozīcijas izsekotājs, galvas displeji ar austiņām un projekcijas ekrāni. Cēloņsakarību analīzes vides lietotāja saskarne. VR/AR izstrādājamās sistēmas ierīču plānošanai izstrādāta cēloņsakarību

analīzes vide, izmantojot STELLA imitāciju modeļu izstrādes vidi. Šajā izstrādes vidē veidotie imitāciju modeļi satur lietotāja saskarni, ar kuras palīdzību imitāciju modeļa lietotāji var ievadīt ieejas datus, kā arī rediģēt pašu imitācijas modeli.

Izveidotā cēloņsakarību analīzes vides lietotāja saskarne (5. att.) tiek izmantota, lai lietotājs norādītu fizisko komponenšu vērtēšanas kritēriju vērtības atbilstoši e-apmācības sistēmas prasībām, kas kalpo kā ievaddati modeļa darbībai.

Cēloņsakarību analīzes vides lietotājs var regulēt divu tipu kritēriju vērtības: dinamiskos kritērijus un statiskos jeb izslēdzošos/papildinošos kritērijus. Ar ritjoslām var regulēt prasības pēc attiecīgā kritērija vērtības un pēc tā, cik svarīgs ir attiecīgā kritērija vērtības nozīmīgums, balstoties uz 2. tabulā sniegtajiem skaidrojumiem. Kritēriju: lietošanas ērtums, portativitāte, iegrimšanas līmenis, vērtības ir regulējamas no 1 līdz 5, savukārt cenu grupas kritērija vērtība ir regulējama no 1 līdz 7. Nozīmīguma ritjoslas nosaka kritērija dinamisko raksturu. Kritērija nozīmīgums regulējams katram kritērijam atsevišķi ar vērtībām no 1 līdz 3. Lietotāja saskarne ir nodrošināta arī ar kritēriju vērtību skaidrojumiem.

Savukārt ierīču izvēli izslēdzošie/papildinošie kritēriji ir ar statisku vērtību 1 vai 0. Šo kritēriju vērtības tiek norādītas ar izvēles rūtiņu palīdzību. Ja lietotājs vēlas, lai modelis atspoguļo rezultātos tikai tās ierīces, kas atbalsta konkrēto opciju, tad izvēles rūtiņai jābūt iezīmētai zaļā krāsā (skat. 5. att.). Šī tipa kritēriji ir četri, viens nosaka prasības pret pārvietošanās nepieciešamību, pārējie nosaka izmantojamās maņas: redzi, dzirdi, sajūtas.

Cēloņsakarību analīzes vides pielietojums praksē. Promocijas darba izstrādes laikā, 2010.-2011. gadā, Vidzemes Augstskolā

projekta „Vidzemes Tālākizglītības tehnoloģiju centra izveide” LV0043 ietvaros tiek veidota gaļas apstrādes speciālista e-apmācības sistēma, kuras viena no

32

sastāvdaļām ir gaļas maļamās mašīnas montāžas apmācības sistēmas izstrāde, izmantojot virtuālās realitātes elementus. E-apmācības būtība ir nodrošināt lietotājam interaktīvu, uz virtuālās realitātes elementiem balstītu, apmācības procesu, kura laikā lietotājs apgūst gaļas maļamo mašīnu veidojošās komponentes, to korektu montāžas secību un pašu montāžas procesu.

Izstrādātā interaktīvā 3D apmācība var tik realizēta dažādās vietās, ar dažādām prasībām, un atkarībā no tā ieejas dati modelī būs atšķirīgi. Autors promocijas darbā piedāvā trīs piemērus. Te būs viens no piemēriem (5., 6., 7. att), kad apmācība notiek uz vietas gaļas apstrādes laboratorijā, izmantojot papildināto realitāti, tātad nepieciešams augsts iegrimšanas līmenis un portativitāte, kā arī jānodrošina pārvietošanās telpā. Izvaddatu diagrammas pārskatāmības nolūka dēļ ir konstruētas izklājprogrammā Excel 2007, izmantojot modeļa aprēķinātos datus. Stella vidē veidotās diagrammas vienā lapā spēj attēlot 5 vienības.

Att. 5. Sistēmas prasību ievades dati

Att. 6. Rekomendētās ievadierīces

33

Att. 7. Rekomendētās izvadierīces

Avots: Autora veidoti attēli

4. APMĀCĀMĀ INDIVIDUALITĀTES RESPEKTĒŠANA Nodaļai promocijas darbā ir 17 lapaspuses, 1 tabula, 10 attēli. Nodaļa veltīta scenāriju virtualizācijas īpatnību aplūkošanai un ierīču kopu

izmantošanas iespēju izvērtēšanai realizējot VR/AR scenārijus. Izklāstīti individualitātes tipa veidi un to noteikšanas pieejas, kā arī izvirzīts pielietojuma paņēmiens apmācībā, izmantojot iegūtos rezultātus.

Tā kā uzsvars likts uz fiziskās struktūras ierīcēm un ierīču kopām, tad metodes otrā līmeņa galvenā funkcija ir konkrētajam apmācāmajam izmantot apmācības gaitā tieši viņam vispiemērotāko ierīču komplektu no pieejamajiem, turklāt process plānots automātisks. Respektīvi, balstoties uz sistēmas rekomendācijām, atkarībā no scenārija operāciju izpildes rezultāta, tiek aktivizēts piemērotākais komplekts.

Ar Petri tīkliem tiek modelēta metodes darbināšanas shēma, kas balstīta uz ierīču komplektu dinamisku noteikšanu apmācības procesa laikā, par pamatu ņemot apmācāmā individualitātes tipu.

Nodaļā izstrādātas algoritmu blokshēmas uzlabotajai apmācību metodei un piemērotāko ierīču meklēšanai, kā arī ierīču un ierīču komplektu piemērotības indeksu matricas, uz kuru bāzes notiek ierīču izvēle.

Nodaļas beigās sniegta pamatmetodika jaunu programmatūras moduļu izstrādē, kas tiek izmantota jaunu VR/AR ierīču atbalsta nodrošināšanai apmācību platformās.

4.1. Scenāriju virtualizācijas īpatnības un ierīču kopu izmantošana

Apmācības scenārija saturu un interaktivitātes iespējas nosaka instrukcijas un pedagoģiskie aspekti, kas tiek izmantoti, lai pēc iespējas kvalitatīvāk apmācāmais apgūtu mācību objektu. Instrukciju operācijas tradicionālajā veidā tiek piedāvātas rokasgrāmatās, bet moderno tehnoloģiju laikmetā šīs instrukcijas tiek pārnestas uz interaktīvu 3D vidi, kas rokasgrāmatas saturu pietuvina reālās dzīves situācijai, sniedzot ne tikai aprakstus un demonstrācijas par pildāmajām operācijām, bet

34

ļaujot arī pašam apmācāmajam līdzdarboties, pildot uzdevumus un veicot eksperimentus. Līdzšinējā prakse liecina, ka vairums VR/AR vižu fiziskās struktūras aprīkojums ir balstīts uz subjektīviem apsvērumiem, kurus ietekmē uz to brīdi lētākās ierīces, vai ērtāk pieejamās ierīces, vai tehnoloģiju ziņā jaunākās ierīces u.tml. Autors 1. nodaļā aplūkoja mūsdienu VR/AR apmācības sistēmu dažādos pielietojumu virzienus un realizācijas, kas tika balstītas uz industriālo apmācību, vides intelekta nodrošināšanu, VR/AR ierīču pozitīvajām un negatīvajām iezīmēm, kā arī iegrimšanas līmeņa svarīgumu. Dažādu ierīču komplektu realizācijas no apkopotajām publikācijām, tika apskatītas tikai vienā publikācijā (Figueroa et al., 2005), kur ierīču izvēle tika balstīta uz reāla laika mērījumiem par veicamajām darbībām un lietotāja anketēšanu. Pie kam šajā pētījumā tika izmantoti konkrēti ierīču modeļi, kas padara šī ieguldījuma rezultātus ļoti īslaicīgus, atšķirībā no darba autora piedāvātās metodes, kas balstīta uz ierīču grupām un kritērijiem, kas nav saistīti ar konkrētas ierīces parametriem. Tāpat nevienā no līdz šim apkopotajiem pētījumiem un izmantojot autora konferenču pieredzi, nav konstatēti VR/AR risinājumi, kas ņemtu vērā lietotāja individualitāti un pielāgotu fiziskās struktūras ierīču komplektus vai p